Периклазошпинельные кирпичи с содержанием Fe ПШПЦ-Fe изготавливаются из высокочистого магнезитового порошка, электроплавленного магнезитового порошка и электроплавленной железо-алюминиевой шпинели в качестве сырья с добавлением предварительно синтезированного микропорошка и комплексного связующего вещества.
Добавление электроплавленной железо-алюминиевой шпинели обусловлено тем, что в процессе обжига огнеупорного кирпича ионы Fe из железо-алюминиевой шпинели диффундируют в матрицу кирпича, образуя твердый раствор периклаза и железо-алюминиевой шпинели. В то же время ионы Mg, диффундируя, взаимодействуют с ионами алюминия в железо-алюминиевой шпинели, образуя магнезиально-алюминиевую шпинель, что способствует улучшению адгезии к настылям и структурной гибкости огнеупорного кирпича.
Цель добавления предварительно синтезированного микропорошка — повышение термостойкости шпинельного кирпича. В предварительно синтезированный микропорошок вводится добавка А, которая создает небольшое количество жидкой фазы в изделии, улучшая его способность к настылеобразованию. Добавка В повышает гибкость кирпича и смягчает напряжения в футеровке печи, улучшая эксплуатационные характеристики кирпича.
Таким образом, Периклазошпинельные кирпичи с содержанием Fe идеально подходят для зоны обжига вращающихся печей.
Сырьевые материалы, используемые для производства периклазошпинельных кирпичей с содержанием Fe, представлены в Таблице 1.
| Сырье | MgO % | Al2O3 % | Fe2O3 % | SiO2 % |
| высокочистый магнезит | ≥97 | ≤0,6 | ≤1,2 | |
| электроплавленный магнезит | ≥97 | ≤0,5 | ≤0,9 | |
| железо-алюминиевый шпинель | 54-58 | 39-44 | ≤1,5 | ≤0,5 |
| добавка А | ≥45 | |||
| добавка В | ≥98 |
В зоне обжига крупных вращающихся печей для производства цемента огнеупорные материалы должны иметь равномерное и стабильное покрытие (настыль), чтобы обеспечить нормальную работу печной системы.
В периклазошпинельных кирпичах с содержанием Fe оксиды железа и алюминия легко вступают в реакцию с оксидом кальция из цементного клинкера, образуя низкоплавкие минеральные фазы, такие как дикальциевый феррит (2CaO·Fe₂O₃) и браунмиллерит (4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃). Эти минеральные фазы обладают определенной вязкостью и прилипают к рабочей поверхности огнеупорного кирпича, постепенно формируя равномерное и устойчивое покрытие толщиной около 200 мм.
Длительное и стабильное существование такого покрытия снижает высокотемпературное расплавление и абразивный износ огнеупорного кирпича под воздействием материала, что обеспечивает отличные эксплуатационные характеристики.
| Наименование | MgO | Al2O3 | Fe2O3 | Объемная плотность г/см3 | Открытая пористость % | CCS МПа | Термостойкость Раз(вода-смены) | Температура начала размягчения °C |
| ПШПЦ-Fe | ≥85 | 4,0-6,0 | 3,5-6,0 | 2,92-2,96 | ≤17 | ≥70 | ≥100 | ≥1700 |
| ПХЦ | ≥75 | – | – | ≥3,0 | ≤18 | ≥50 | ≥100 | ≥1650 |
Почему традиционные периклазохромитовые кирпичи постепенно выходят из эксплуатации в цементных печах?
Токсичность шестивалентного хрома – В условиях высоких температур и сильного воздействия щелочей трехвалентный хром (Cr³⁺) превращается в шестивалентный (Cr⁶⁺), который является высокотоксичным и растворимым в воде, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Опасные отходы – Магнезиально-хромитовые кирпичи классифицируются как опасные отходы и требуют специальной утилизации.
Эти факторы делают их менее экологичными по сравнению с современными альтернативами, такими как периклазошпинельных кирпичах с содержанием Fe ПШПЦ-Fe.
